課題授課教案一、教案頭序號：本次課題項目五、任務三：HMI到PLC之間的通信授課教師審閱授課時間課時授課班級知識目標1、學會HMI設備的相關知識。2、能根據網絡通信控制要求設計電路，并分配I/O口地址。能力目標1、能熟練操作HMI編程軟件及其使用方法。2、能按照網絡通信控制電路要求連接電路，并編寫軟件程序。情感目標1、培養善于獨立思考、交流溝通的協作能力；2、培養學習興趣，樹立積極樂觀的學習態度；3、樹立自信心，增強克服困難的意志，養成和諧和健康向上的品格。4、使學生養成“兵無將而不動”的良好習慣。教學重點、難點重點1、能理解西門子HMI設備的功能、結構和特點。2、能正確應用西門子HMI設備。難點1、西門子HMI設備的電路連接。2、西門子HMI設備的參數和程序編寫。教學準備1、西門子S7-1200可編程控制器實訓裝置，主機模塊2、電腦一臺（具有PROTALV13軟件平臺）3、24V直流電源、交流220V電源4、實訓連接導線若干5、Profilnet通訊電纜6、西門子TP700觸摸屏實訓裝置二、教學設計步驟教學內容教師活動學生活動課前檢查1、檢查學生的勞保服裝。2、檢查學生的出勤情況并做好記錄。3、強調實習安全。督導檢查做好記錄學生自檢互檢情景引入在某企業的自動化生產線上，實現多個生產制造環節的有序加工，需要對各個生產設備進行組態連接，組成一個可以將各種生產信息實現互聯互通的加工制造網絡。本次課，我們學習如何使用西門子HMI設備完成自動化系統控制，并掌握HMI設備的電路連接和功能應用。利用某自動化生產線視頻演示學生觀看視頻任務資訊知識點：HMI人機界面設備功能及其使用1.HMI設備（1）基本功能1）定義：通常，HMI（HumanMachineInterface）設備又稱為人機交互式界面設備，簡稱觸摸屏，它主要是用于控制各種單元模塊設備進行工作的，一般處于生產控制環節的上位機階段。2）功能：HMI設備集成了顯示器、數據信息采集與處理、網絡通信、文字處理、動畫顯示等多種功能，采用觸摸式屏幕支持人體的觸控簡易操作模式。一般來說，HMI的被控設備主要包括PLC、變頻器等具有通信功能的智能設備。（2）結構HMI設備主要包括觸摸屏、外殼、通信接口、處理器、電源等環節組成。其中，觸摸屏是HMI設備的核心部件之一，它是人機交互的主要操作模塊，現在常用的HMI觸摸屏為TFT液晶顯示器。（3）特點HMI設備由于采用可觸控的畫面形式，以及方便快捷的編程設計模式，多樣化的通信協議模式，都極大的方便使用者的操作控制。2.西門子HMI設備西門子HMI設備主要包括SIMATIC精簡系列面板、精彩系列面板、精智面板、多功能面板、移動式面板等多種不同系列。其中，精智面板系列具有較高的性能，且支持多種通信協議和多種接口模式。同時，西門子V13編程軟件將HMI、PLC、PC和變頻器等設備集成在一個軟件系統平臺內，極大的方便了設備設計者和使用者對各種控制設備進行組態控制的功能。利用多媒體設備進行授課學生觀看課程內容，掌握基礎知識步驟教學內容教師活動學生活動任務資訊3.西門子HMI設備應用（1）添加新的設備。在新創建的項目當中，添加新的設備為HMI，設備的型號為TP700精智面板。在添加HMI設備時還需要設定“設備向導”內容，包括PLC連接、畫面布局、報警、畫面、系統畫面、按鈕等功能界面。設定內容修改完成后可以點擊“完成”按鈕系統自動生成一個HMI設備的根畫面。教師指導學生打開西門子PLC編程軟件，并正確調用HMI模塊通過理解教師授課內容，學生自主完成西門子PLC編程軟件應用和HMI模塊調用步驟教學內容教師活動學生活動任務資訊（2）添加HMI新畫面。選擇HMI設備的左側設備項目樹，在畫面文件目錄下，雙擊“添加新畫面”后可以添加1個新畫面。（3）設置HMI畫面內容。在畫面內可以選擇畫面右側的“工具箱”設備，查找并調用工具箱內的各種圖形符號，可以在當前畫面內進行添加、編輯和設置各種圖形符號的功能。◎添加文本內容。點擊工具箱內的基本對象文件中的“A”圖標，可以在畫面當中添加文本框。通過文本框的屬性界面，可以編輯和設定文本框的文本內容、字體樣式、閃爍動畫模式等多種功能。◎添加圖形。點擊工具箱內的基本對象文件中的“○”圖標，可以在畫面當中添加圓圖形。通過圓的動畫界面，在顯示欄內，點擊“添加新動畫”內容，自動生產“外觀”界面。在此界面內可以編輯和設定圓的顯示顏色。當HMI設備與PLC設備組態后，通過添加對應PLC的變量名稱，可以作為PLC的輸出設備，反饋顯示出PLC變量的當前狀態功能。教師指導學生打開西門子PLC編程軟件，并正確調用HMI模塊通過理解教師授課內容，學生自主完成西門子PLC編程軟件應用和HMI模塊調用步驟教學內容教師活動學生活動任務資訊◎添加控制按鈕。點擊工具箱內的元素文件中的“□”按鈕圖標，可以在畫面當中添加按鈕。通過按鈕的屬性界面，可以編輯和設定按鈕的文本內容、字體樣式多種功能。同時，通過按鈕的事件界面，可以設置按鈕的動作功能。與PLC組態后，通過設置按鈕的事件動作狀態，添加對應PLC的變量名稱，可以作為PLC的輸入設備，向PLC發出控制指令，并完成PLC的程序控制內容。（4）編譯下載HMI的畫面程序。HMI設備的編譯和下載流程內容與PLC的相關控制過程相同。點擊西門子V13編程軟件上面標題欄中的編輯圖標后，可以完成編輯工作。若編輯的畫面內容沒有錯誤的話，軟件系統會顯示編譯結果內容，此時可以準備向HMI設備下載畫面內容。點擊西門子V13編程軟件上面標題欄中的下載到設備的圖標后，可以完成下載工作。此時，軟件顯示設備搜索界面，當搜索到所需要的HMI設備后，點擊下載按鈕既可以完成畫面下載工作。教師指導學生利用GET和PUT通信指令編寫簡單案例程序通過理解教師授課內容，學生自主完成通信指令案例的編寫和調試工作步驟教學內容教師活動學生活動任務實施（1）任務分析HMI設備控制要求：1）向PLC發出控制命令，實現對PLC的啟動和停止控制；2）顯示PLC的工作運行狀態，停止狀態采用紅色指示燈表示，運行狀態采用綠色指示燈表示。PLC設備控制要求：1）接收并執行HMI發送的控制命令信息；2）完成對PLC輸出繼電器的啟動和停止控制；3）將系統的運行狀態信息反饋給HMI。（2）I/O地址分配表（略）（3）硬件接線圖（4）編寫梯形圖程序1）建立新項目。打開西門子V13編程軟件，創建新項目，項目名稱為“HMI到PLC之間的通信”，點擊“創建”，系統自動生成新的工程項目。2）添加兩個新的設備。點擊選擇“打開項目視圖”，進入項目主界面。在界面左側的“項目樹”內找到“添加新設備”，進入的“添加新設備”對話框里，找到本次任務所用PLC的CPU型號為S7-1214C，點擊“確定”后自動生成新的PLC。同時，給系統添加一個HMI設備，HMI設備的型號為TP700精智面板。3）對設備進行組態連接。將HMI和PLC設備在“網絡視圖”界面進行組態連接，用鼠標選中PLC的DP接口，拖動鼠標至HMI的DP接口上，此時，系統會在兩個設備之間自動生成一條“PN/IE_1”的通信聯絡線。4）在PLC主程序模塊中編寫下面程序。（略）5）在HMI中編寫根畫面內容，設置按鈕的動作狀態，以及狀態指示燈的動畫狀態。教師布置本次學生實習任務，巡回指導學生編寫任務程序通過理解教師授課內容，學生自主完成HMI任務內容的編寫和調試工作步驟教學內容教師活動學生活動巡回指導在學生操作過程中，教師檢查學生實習位置、操作姿勢、操作方法、安全文明生產和元器件質量、數量等是否正確，如有不正確應及時糾正。認真做好個別指導、集體指導，同時做好過程評價。總結評價1、對當次實習操作的具體情況進行總結，對任務過程中學生普遍出現的問題進行講解答疑。2、實習結束時，檢查學生實習進度，是否按7S標準要求清掃現場和做好儀器儀表、工具的維修保養